Hierarchical Clustering for Detecting Anomalous Traffic Conditions in Power Substations

Abstract

El estándar IEC 61850 ha contribuido notablemente con el proceso de gestión y automatización de las subestaciones, al incorporar las ventajas de las redes de comunicaciones en la operación de las subestaciones de energía. Sin embargo, este proceso de modernización también involucra nuevos desafíos en otros campos. Por ejemplo, en el área de la seguridad, diversos trabajos académicos han puesto en evidencia que la operación de una subestación también puede ser comprometida por los mismos ataques utilizados en las redes de cómputo (DoS, sniffing, tampering, spoofing, entre otros). Este artículo evalúa la aplicabilidad de los algoritmos de agrupamiento no supervisado de tipo jerárquico y el uso de descriptores de tipo estadístico (promedios), en la identificación de patrones de tráfico anómalo en redes de comunicación para subestaciones eléctricas basadas en el estándar IEC 61850. Los resultados obtenidos demuestran que, utilizando un algoritmo jerárquico con criterio de proximidad distancia Euclidiana y método de agrupación vínculo simple, se logra una correcta clasificación de los siguientes escenarios de operación: 1) Tráfico normal, 2) Desconexión de dispositivo IED, 3) Ataque de descubrimiento de red, 4) Ataque de denegación de servicio, 5) Ataque de suplantación de IED y 6) Falló en la línea de alta tensión. Además, los descriptores utilizados para la clasificación demostraron ser robustos al lograrse idénticos resultados con otras técnicas de agrupamiento no supervisado de tipo particional como K-medias o de tipo difuso como LAMDA (Learning Algorithm Multivariable and Data Analysis).

Keywords

• jerárquico
• agrupamiento
• aprendizaje no supervisado
• iec 61850
• detección de tráfico
• subestación eléctrica